Градирня – это теплообменный аппарат для охлаждения большого количества воды направленным потоком атмосферного возуха

ПРИНЦИП ОХЛАЖДЕНИЯ ВОДЫ В ГРАДИРНЯХ

При охлаждении воды в градирнях часть теплоты передается атмосферному воздуху за счет поверхностного испарения воды (превращения части воды в пар с переносом его молекул посредством диффузии и конвекции в воздух), другая часть – конвективным теплообменом, т.е. за счет разницы значений температур воды и воздуха.
Сущность испарительного охлаждения состоит в следующем. Согласно кинетической теории, молекулы воды находятся в беспорядочном тепловой движении, при этом скорости их колеблются в широких пределах. Те молекулы, которые обладают наибольшей скоростью (наибольшей кинетической энергией), вырываются в пространство над поверхностью воды (испарение). При этом могут оторваться от воды только молекулы, расположенные вблизи ее поверхности, у которых составляющая скорости, нормальная к этой поверхности, достаточно велика и способна преодолеть силы молекулярного притяжения. Молекулы воды, оторвавшиеся от поверхности, при столкновении с молекулами воздуха, могут быть отброшены обратно к поверхности воды и вновь поглотиться водой (конденсация). Часть же оторвавшихся от поверхности воды молекул водяного пара проникает между молекулами воздуха, увеличивая влагосодержание и относительную влажность воздуха. Эта потеря водой части молекул с высокой кинетический энергией и составляет сущность процесса испарения. Оставшиеся молекулы обладают более низким уровнем кинетической энергии, а, следовательно, и температуры (так как температура есть мера средней кинетической энергии молекул). В результате вода остывает, а у ее поверхности образуется слой воздуха, полностью насыщенный водяными парами. Основная же масса воздушного потока, двигающаяся над поверхностью воды в градирнях, не насыщена водяными парами. Таким образом, «движущей силой» процесса испарения воды является разность парциальных давлений пара у поверхности воды и в ядре воздушного потока.
Поток теплоты, возникающий в результате теплоотдачи соприкосновением, зависит от разности температур воды и воздуха и может быть направлен как от воды к воздуху, так от воздуха к воде в зависимости от того, какая из этих сред имеет более высокую температуру. При температуре воды больше температуры воздуха потоки теплоты за счет испарения Q_и и конвективного теплообмена Q_к направлены от воды к воздуху.
При снижении температуры воды до температуры воздуха по сухому термометру поток теплоты за счет конвективного теплообмена становится равными нулю (Q_к = 0), а при последующем снижении температуры воды Q_к становится отрицательными, т.е. поток теплоты направлен от воздуха к воде. При снижении температуры воды до температуры воздуха по влажному термометру поток теплоты за счет конвективного теплообмена от воздуха к воде становится равным потерям теплоты при испарении, и наступает равновесное динамическое состояние, при котором результирующая составляющая теплоотдачи равна нулю (Q_к = Q_и), и вода далее не снижает свою температуру. Таким образом, температура воздуха по влажному термометру является теоретическим пределом охлаждения воды в градирне. В реальности температура охлаждающей воды на выходе из градирни несколько больше температуры воздуха по влажному термометру. Степень недоохлаждения воды в вентиляторных градирнях составляет примерно 4–6
о
С и даже больше, если распределение воды, подаваемой на ороситель, осуществляется недостаточно равномерно, и есть зоны, где воздух проходит, не контактируя с пленкой воды.